口蹄疫病毒的關(guān)鍵毒力因子和減毒研究取得突破

口蹄疫病毒（Foot-and-mouth disease virus，F(xiàn)MDV）引起的口蹄疫（FMD），是世界范圍內(nèi)偶蹄類動(dòng)物的主要瘟疫，被OIE 認(rèn)定為頭號(hào)動(dòng)物傳染病。疫苗接種是流行國(guó)家防控口蹄疫的基本策略，然而，口蹄疫滅活疫苗存在一些明顯的缺點(diǎn)，包括毒力病毒從疫苗工廠逃逸的風(fēng)險(xiǎn)、免疫持續(xù)期短、成品疫苗的保存期短以及流行毒株的高度抗原異質(zhì)性。為克服這些缺點(diǎn)，要求疫苗在高度安全的設(shè)施中生產(chǎn)，疫苗中須含有高濃度的146S 抗原，由此產(chǎn)生的高額成本使疫苗的推廣受到限制。減毒活疫苗可誘導(dǎo)堅(jiān)強(qiáng)而且持久的保護(hù)性免疫而且成本低廉，被認(rèn)為是傳染病防控的最有效策略。開發(fā)FMDV 減毒疫苗遇到的主要障礙是難以實(shí)現(xiàn)減毒與免疫原性維持之間的平衡，特別是減毒效果在不同易感動(dòng)物具有不均衡性、即在一種動(dòng)物減毒而在另一種動(dòng)物不減毒或減毒不徹底，因此在上世紀(jì)90 年代OIE 宣布禁止使用減毒活疫苗預(yù)防FMD。

研究發(fā)現(xiàn)，病毒的翻譯元件—核糖體進(jìn)入位點(diǎn)（IRES）是FMDV 的關(guān)鍵毒力因子，通過(guò)IRES 結(jié)構(gòu)與功能研究和反向遺傳操作成功構(gòu)建了高度免疫原性減毒株，毒力減毒的分子機(jī)制被闡明。通過(guò)與牛鼻病毒IRES 的比較研究證實(shí)，F(xiàn)MDVIRES 結(jié)構(gòu)域4的亞結(jié)構(gòu)域K 之莖-環(huán)結(jié)構(gòu)的環(huán)上之C351G 突變，使IRES 與細(xì)胞PTB 蛋白的結(jié)合呈現(xiàn)溫度依賴性減弱，導(dǎo)致溫度依賴性翻譯缺陷以及溫度敏感減毒株的產(chǎn)生。自然宿主牛和豬接種減毒株后，不表現(xiàn)臨床癥狀、病毒血癥、病毒排泄或病毒傳播，但仍能產(chǎn)生有效的中和抗體應(yīng)答并提供完全的免疫保護(hù)。重要的是，用我們創(chuàng)建的減毒策略構(gòu)建的FMDV 減毒株對(duì)于兩種主要易感動(dòng)物豬和牛均是理想減毒的，IRES C351G 突變是不同血清型FMDV 毒株溫度敏感表型的普遍決定因素、通過(guò)操縱IRES 可針對(duì)任何FMDV 流行株快速構(gòu)建減毒活疫苗候選株，在細(xì)胞傳代中C351G 突變穩(wěn)定遺傳、在體內(nèi)傳代中C351G 突變株不發(fā)生毒力返祖。因此，本研究實(shí)現(xiàn)了FMDV關(guān)鍵毒力因子和減毒研究的突破。研究結(jié)果已獲得中國(guó)發(fā)明專利授權(quán)（ZL 2017 1 1093774.3）并申報(bào)PCT專利（公開號(hào)：WO2018/090994），論文于6 月3 日在線發(fā)表在《Journal of Virology》。

本研究取得成功的關(guān)鍵是找到了FMDV 的關(guān)鍵毒力因子IRES，并確定了其C351G 突變減毒位點(diǎn)。C351G 突變減毒恰到好處，實(shí)現(xiàn)了減毒與免疫原性維持之間的平衡；C351G 突變引起細(xì)胞PTB 蛋白與病毒IRES 結(jié)合發(fā)生溫度依賴性減弱、引起IRES 溫度依賴性翻譯缺陷、導(dǎo)致FMDV 的溫度敏感性減毒，因此攻克了減毒株在不同易感動(dòng)物不均衡減毒的難題；C351G 突變?cè)诩?xì)胞傳代是遺傳穩(wěn)定的，而且C351G 突變株接種動(dòng)物不排毒、不傳播的特性使之難以獲得回復(fù)突變的機(jī)會(huì)，這在很大程度上排除了對(duì)該減毒株的安全性憂慮；C351G 突變減毒是通用的，可針對(duì)任何FMDV 流行株進(jìn)行快速減毒。該減毒株的上述特征，顯示了其作為減毒活疫苗候選株的潛力，但在提交國(guó)際組織OIE 認(rèn)證之前，還需要進(jìn)行全面的安全性評(píng)價(jià)。

本研究另一方面的重要貢獻(xiàn)是，通過(guò)置換IRES結(jié)構(gòu)域4 發(fā)現(xiàn)了構(gòu)建FMDV 無(wú)毒株的路徑，可針對(duì)任何流行株快速構(gòu)建無(wú)毒株。由此構(gòu)建的毒株在易感動(dòng)物體內(nèi)失去復(fù)制能力，是絕對(duì)安全的滅活疫苗種毒。用其生產(chǎn)滅活疫苗，不但保證了疫苗生產(chǎn)的安全性、因無(wú)需進(jìn)行嚴(yán)格的生物安全防護(hù)也會(huì)大大降低生產(chǎn)成本，可為全球口蹄疫滅活疫苗的生產(chǎn)帶來(lái)跨越式的技術(shù)進(jìn)步。